具有无端板电池模组的动力电池箱的制作方法

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种具有无端板电池模组的动力电池箱。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们对汽车的需求越来越大。但与此同时，全球环境污染和石油紧缺的问题也愈发严重。传统油煤气等矿物能源会很快枯竭，石油的形势很严峻。正是在这样的一个大背景下，混合动力汽车/电动汽车(hev/ev)应运而生。而作为hev/ev主要动力来源的电池，锂电池由于比能量高、循环寿命长、无污染、无记忆效应等优点，开始逐步取代铅酸电池和镍氢电池，应用于电动汽车、备用电源等领域。

因电动汽车等大型交通运输工具需要相当大的动力来源，使用电池为电动汽车提供动力时，对电池的质量能量密度以及体积能量密度要求很高，并且对电池的安全性、可靠性和一致性提出了更高的要求，电池的重量、体积和与电动汽车的配合等都是电池设计需要考虑的因素。因此，为了满足大动力源装置的需求，电池的成组技术成为了一个与时俱进的研究热点。

新能源汽车行业的发展很大程度上受制于电芯单体性能以及电芯成组技术的发展，动力电池系统对于电动汽车续航里程起到决定性因素，为了加快新能源汽车行业的发展，国家工信部也为此发布了相应的补贴标准，其中一个很重要的目的就是变相要求动力电池系统提高能量密度，而为了提高动力电池系统能量密度，动力电池系统箱体轻量化设计、电芯成组轻量化设计尤为关键。

目前动力电池箱大致存在以下几种设计：(1)带端板模组入箱，具有以下缺点：一是端板占用动力电池箱的空间，影响体积能量密度；二是端板等附件重量较大，降低了整个动力电池箱的能量密度。(2)无模组形式，即简单地将电芯单体散装入箱、压合固定，具有不牢固、安全性较差的缺点。(3)电芯与外壳体采用整体打胶方式进行固定，具有整体强度较高的优点，但是该成组方式对单体电芯性能以及电池成组pack技术要求较高，当单个电芯出现故障时，需整个动力电池箱进行更换维修，这样会造成整个售后维修费用的大幅度增加。这些缺点都制约着新能源行业动力电池系统的迅速推广应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种具有无端板电池模组的动力电池箱。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种具有无端板电池模组的动力电池箱，其特点在于，其包括：

外壳组件，所述外壳组件包括外壳体；

若干电池模组，所述电池模组位于所述外壳体内；以及

固定组件，所述固定组件压设于所述电池模组且与所述外壳体连接，以使得所述电池模组相对于所述外壳体固定。

较佳地，所述固定组件包括：

x向固定单元，所述x向固定单元用于限制所述电池模组相对于所述外壳体沿x向移动；

y向固定单元，所述y向固定单元用于限制所述电池模组相对于所述外壳体沿y向移动；以及

z向固定单元，所述z向固定单元用于限制所述电池模组相对于所述外壳体沿z向移动；

其中，所述x向、所述y向和所述z向两两垂直。

采用上述设置，完成电池模组在三个方向上的固定。

较佳地，所述固定组件包括第一固定单元，所述第一固定单元包括：

上板体，所述上板体用于向所述电池模组施加沿z向的力以限制所述电池模组相对于所述外壳体沿z向移动；以及

两侧板体，两所述侧板体分别连接于所述上板体的两端，两所述侧板体用于夹紧所述电池模组以向所述电池模组施加沿y向的力从而限制所述电池模组相对于所述外壳体沿y向移动；

其中，所述y向和所述z向互相垂直。

采用上述设置，第一固定单元同时实现y向、z向两个方向上的固定。

较佳地，所述动力电池箱还包括电池管理单元，所述电池管理单元位于所述第一固定单元的上方且所述电池管理单元与所述上板体固定连接。

采用上述设置，布局合理。

较佳地，所述上板体与两所述侧板体的连接处设有过渡加强件，所述上板体上设有减重孔。

采用上述设置，既可以保证第一固定单元的强度，又可以避免重量过高。

较佳地，所述第一固定单元还包括两固定板，两所述固定板分别连接于两所述侧板体的不与所述上板体连接的端部；所述外壳组件还包括位于所述外壳体内且固设于所述外壳体的侧壁的第一固定件，所述固定板通过紧固件与所述第一固定件连接。

采用上述设置，固定板与第一固定件连接的过程即为上板体z向压紧电池模组的过程。

较佳地，相邻的两列所述电池模组之间具有间隙，所述上板体通过穿过所述间隙的紧固件与所述外壳体的底部连接，以向所述电池模组施加沿所述z向的力。

采用上述设置，可以使得上板体向电池模组施加的力更为均匀。

较佳地，所述固定组件包括第二固定单元，所述第二固定单元包括前板体，所述前板体用于向所述电池模组施加沿x向的力以限制所述电池模组相对于所述外壳体沿x向移动。

较佳地，所述外壳组件还包括固设于所述外壳体的底部或侧壁且位于所述外壳体内的第二固定件，所述前板体通过紧固件与所述第二固定件连接以向所述电池模组施加沿所述x向的力。

较佳地，相邻的两列所述电池模组之间具有间隙，所述第二固定件包括侧固定件以及中间固定件，所述侧固定件固设于所述外壳体的侧壁，所述中间固定件固设于所述外壳体的底部，所述中间固定件至少部分位于所述间隙内。

采用上述设置，节省中间固定件占用的空间，同时可以使得前板体向电池模组施加的力更为均匀。

较佳地，所述第二固定单元还包括线束扎线座，所述线束扎线座固设于所述前板体。

采用上述设置，便于在外壳体内布线。

较佳地，所述外壳组件包括设于所述外壳体的底部的中间横梁，相邻的两列所述电池模组之间具有间隙，所述中间横梁的一部分位于所述间隙内，所述中间横梁的另一部分位于所述电池模组的下方且支撑所述电池模组。

采用上述设置，中间横梁一来增强结构强度，二来便于使得相邻的两列电池模组之间隔出间隙。

较佳地，所述电池模组的底部与所述外壳体的底部之间限定有一容纳空间，所述容纳空间用于填充导热材料或布置加热部件、冷却部件或导热部件。

较佳地，所述外壳组件与所述电池模组之间设有绝缘部件和/或缓冲部件；所述固定组件与所述电池模组之间设有绝缘部件和/或缓冲部件。

采用上述设置，绝缘部件可以防止短路，缓冲部件可以通过变形实现外壳组件以及固定组件与电池模组之间的紧配合。

较佳地，所述外壳体包括：

上壳体；以及

下壳体，所述固定组件连接于所述下壳体；

其中，所述上壳体盖设于所述下壳体。

较佳地，所述上壳体设有销孔，所述下壳体设有定位销，所述销孔与所述定位销相匹配；

所述上壳体与所述下壳体之间设有密封部件。

采用上述设置，销孔和定位销可以极大地提高上壳体与下壳体的对准效率，从而提高外壳体的装配效率；密封部件用于增加密封性能。

较佳地，所述外壳组件还包括位于所述外壳体外且固设于所述外壳体的侧壁的多个固定座，所述固定座设有吊装槽口以及固定孔；

所述外壳组件还包括固设于所述外壳体外的等电位接线部件。

采用上述设置，吊装槽口有利于利用吊车等工具搬运动力电池箱，固定孔可以其他部件固定连接；等电位接线部件用于与其他电气设备等连接，降低电位差，防止事故发生。

较佳地，每一所述电池模组包括多个电芯、覆盖件以及至少两个极柱，多个所述电芯互相粘接，所述极柱以及所述覆盖件均设于多个所述电芯的上端。

较佳地，所述动力电池箱还包括：

防爆泄压阀，所述防爆泄压阀用于在所述外壳体内的压力达到阈值时动作以使得所述外壳体的内部与外部相连通；

电极连接器，所述电极连接器用于与其他动力电池箱的电极连接器相连；

通讯连接器，所述通讯连接器用于传递信号；

维修开关，所述维修开关用于在维修时给所述动力电池箱断电；以及

加热连接器，所述加热连接器用于与外部电源相连以给所述动力电池箱提供加热用电。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明公开的动力电池箱采用电池模组与固定组件配合，避免由于电芯散装而结构不可靠；也不存在电芯与外壳体整体打胶而导致的技术难度高、维修不方便的缺陷；同时，不需要每个电池模组都设置端板，而是利用固定组件对电池模组进行固定，一定程度上可以节省空间，提高动力电池箱的能量密度。总而言之，本发明能够解决现有技术中的至少一部分问题。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的动力电池箱的爆炸示意图。

图2为图1中a部分的放大示意图。

图3为图1中b部分的放大示意图。

图4为本发明较佳实施例的动力电池箱的立体示意图。

图5为本发明较佳实施例的电池模组的立体示意图。

图6为本发明较佳实施例的第一固定件的立体示意图，其中第一缓冲棉同样示出。

图7为本发明较佳实施例的第一固定件的前视部分示意图，其中第一缓冲棉同样示出。

图8为本发明较佳实施例的动力电池箱沿xz平面的部分截面示意图。

图9为本发明较佳实施例的动力电池箱沿yz平面的截面示意图。

图10为图9中c部分的放大示意图。

图11为图9中d部分的放大示意图。

图12为图9中e部分的放大示意图。

附图标记说明：

10：动力电池箱

100：外壳组件

110：上壳体

111：销孔

120：下壳体

121：定位销

130：第一固定件

140：第二固定件

141：侧固定件

142：中间固定件

150：中间横梁

155：侧支撑梁

160：容纳空间

170：密封部件

180：固定座

181：吊装槽口

182：上安装方式固定孔

183：下安装方式固定孔

190：等电位接线部件

200：电池模组

210：电芯

220：覆盖件

230：极柱

250：间隙

300：固定组件

310：第一固定单元

311：上板体

312：侧板体

313：过渡加强件

314：固定板

315：长螺栓

320：第二固定单元

321：前板体

322：线束扎线座

400：绝缘部件

410：底绝缘板

420：侧绝缘板

500：缓冲部件

510：第一缓冲棉

511：上板缓冲棉

512：侧板缓冲棉

520：第二缓冲棉

530：后缓冲棉

610：电池管理单元

620：防爆泄压阀

631：正极连接器

632：负极连接器

640：通讯连接器

650：维修开关

660：加热连接器

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-12所示，动力电池箱10包括：外壳组件100、若干电池模组200(无端板的电池模组200)以及固定组件300。外壳组件100包括外壳体。电池模组200位于外壳体内。固定组件300压设于电池模组200且与外壳体连接，以使得电池模组200相对于外壳体固定。其中图1为动力电池箱10的爆炸视图，可以看到内部的部件；图4为动力电池箱10组装后的立体视图，无法看到内部结构。

外壳体包括：上壳体100以及下壳体120。其中，上壳体100盖设于下壳体120，固定组件300连接于下壳体120。上壳体100采用铝材质或是其他复合轻质高强度材质。

具体地，结合图2，上壳体100设有销孔111，下壳体120设有定位销121，销孔111与定位销121相匹配。可以极大地提高上壳体100与下壳体120的对准效率，从而提高外壳体的装配效率。同时，上壳体100与下壳体120之间设有密封部件170，用于增加密封性能。

外壳组件100还包括位于外壳体外且固设于外壳体的侧壁的多个固定座180、以及固设于外壳体外的等电位接线部件190。等电位接线部件190用于与其他电气设备等连接，降低电位差，防止事故发生，具体可为等电位接线柱。如图中所示，固定座180包括朝上开口的板状结构以及焊接于板状结构上的螺母。固定座180设有吊装槽口181以及固定孔。具体地，吊装槽口181设于板状结构，有利于利用吊车等工具搬运动力电池箱10。固定孔包括上安装方式固定孔182以及下安装方式固定孔183。上安装方式固定孔182设于板状结构，为通孔，方便紧固件从上往下穿过安装；下安装方式固定孔183为螺纹孔，主要由焊接于板状结构上的螺母限定，方便紧固件从下往上穿过安装。

图5示出了两个电池模组200，每一电池模组200均包括多个电芯210、覆盖件220以及至少两个极柱230，多个电芯210互相粘接，极柱230以及覆盖件220均设于多个电芯210的上端。本实施例中，单个电池模组200中多个电芯210通过胶水如结构胶粘接，具体为侧面相互粘接，使得单个电池模组200的结构可靠性较高，不易松散；且单个电池模组200中多个电芯210组内电连接(串联或并联)，成组后的单个电池模组200设有两个极柱230作为该电池模组200的正负输出端，与其他电池模组200或电设备相连接。这样，电芯210的底部并不与下壳体120粘接，电池模组200并不与外壳组件100粘接，解决了整体打胶而导致的技术难度高、维修不方便的问题。覆盖件220包含走线板、导电条、模组上盖等部件，模组上盖覆盖走线板以及导电条。覆盖件220上设有供极柱230显露的开孔，极柱230在高度上可以凸出于覆盖件220的上表面也可以不凸出。图5中的两个电池模组200分别包括12个电芯210以及11个电芯210。但是本发明不限制各电池模组包含的电芯数目。其他实施例中，电池模组中电芯的数目可以有多种选择；根据具体的电路连接需求，每一电池模组可以设有多于两个极柱；单个电池模组内的多个电芯可以不采用粘接的方式连接，如可以采用绑带、扎带捆绑，但是结构可靠性可能不如粘接。

本实施例中，外壳组件100与电池模组200之间设有绝缘部件400和缓冲部件500。固定组件300与电池模组200之间设有缓冲部件500。绝缘部件400可由任意塑料绝缘材料制成，可以防止短路。

缓冲部件500也可具有绝缘的作用，可由任意缓冲绝缘材料制成。缓冲部件500可以提供0.5-1mm的过盈量，可通过变形实现外壳组件100以及固定组件300与电池模组200之间的紧配合。同时，缓冲部件500也可增加动力电池箱10的抗震性。

结合图1、图9至图11所示，外壳组件100包括设于外壳体的底部的中间横梁150。同时，外壳组件100也包括设于外壳体的底部的两个侧支撑梁155，两个侧支撑梁155位于下壳体120的内边缘处，中间横梁150位于两个侧支撑梁155之间。

相邻的两列电池模组200之间具有间隙250，中间横梁150的一部分位于间隙250内。中间横梁150的另一部分位于电池模组200的下方且支撑电池模组200。中间横梁150一来增强结构强度，二来便于使得相邻的两列电池模组200之间隔出间隙250。侧支撑梁155同样起到支撑电池模组200的作用。

电池模组200与中间横梁150之间设有绝缘部件400，具体地，电池模组200的底部与中间横梁150、侧支撑梁155之间设有底绝缘板410；电池模组200的侧面与中间横梁150之间设有侧绝缘板420；电池模组200的侧面与侧支撑梁155之间也设有侧绝缘板420。底绝缘板410采用摩擦系数较小的材料，利于电池模组200被x向夹紧时沿x向移动。

电池模组200的底部与外壳体的底部之间限定有一容纳空间160，容纳空间160用于填充导热材料或布置加热部件、冷却部件或导热部件。具体地，底绝缘板410与下壳体120的底部之间限定有容纳空间160，容纳空间160内设有加热部件。

固定组件300优选包括：x向固定单元、y向固定单元以及z向固定单元。其中，x向、y向和z向两两垂直，x向固定单元用于限制电池模组200相对于外壳体沿x向移动，y向固定单元用于限制电池模组200相对于外壳体沿y向移动，z向固定单元用于限制电池模组200相对于外壳体沿z向移动。

本实施例中，具体地，固定组件300包括第一固定单元310、第二固定单元320，其中第一固定单元310承担y向以及z向固定的作用，第二固定单元320承担x向定位的作用。即，本实施例中，y向固定单元以及z向固定单元集成为第一固定单元310，x向固定单元为第二固定单元320。可替代的实施例中，y向固定单元与z向固定单元可以独立设置。

参见图6-7，第一固定单元310包括：上板体311、两侧板体312以及两固定板314。上板体311用于向电池模组200施加沿z向的力以限制电池模组200相对于外壳体沿z向移动。两侧板体312分别连接于上板体311的两端，两侧板体312用于夹紧电池模组200以向电池模组200施加沿y向的力从而限制电池模组200相对于外壳体沿y向移动。两固定板314分别连接于两侧板体312的不与上板体311连接的端部。上板体311与两侧板体312的连接处设有过渡加强件313，上板体311上设有减重孔。既可以保证第一固定单元310的强度，又可以避免重量过高。

第一固定单元310与电池模组200之间设有缓冲部件500，具体为第一缓冲棉510，如图中所示，第一缓冲棉510包括上板缓冲棉511以及侧板缓冲棉512，上板缓冲棉511粘贴在上板体311，侧板缓冲棉512粘贴在侧板体312。本实施例中，上板缓冲棉511以及侧板缓冲棉512一体连续。

结合图1、图3、图9-12，外壳组件100还包括位于外壳体内且固设于外壳体的侧壁的第一固定件130。第一固定件130焊接于外壳体。固定板314通过紧固件与第一固定件130连接。此外，上板体311通过穿过相邻的两列电池模组200之间的间隙250的紧固件即长螺栓315与外壳体的底部连接，以向电池模组200施加沿z向的力。长螺栓315可与焊接在中间横梁150上的螺母连接。固定板314与第一固定件130连接、以及长螺栓315与外壳体的底部连接的过程即为上板体311沿z向压紧电池模组200的过程。即，两侧与中间均压紧，可以使得上板体311向电池模组200施加的力更为均匀。同时，第一固定件130与电池模组200之间也设有侧绝缘板420。

结合图1、图3以及图8，固定组件300包括第二固定单元320，第二固定单元320包括前板体321以及线束扎线座322，前板体321用于向电池模组200施加沿x向的力以限制电池模组200相对于外壳体沿x向移动。线束扎线座322固设于前板体321，以便于在外壳体内布线。

外壳组件100还包括固设于外壳体的底部或侧壁且位于外壳体内的第二固定件140。前板体321通过紧固件与第二固定件140连接以向电池模组200施加沿x向的力。第二固定件140包括侧固定件141以及中间固定件142，侧固定件141固设于外壳体的侧壁，中间固定件142固设于外壳体的底部，中间固定件142至少部分位于相邻的两列电池模组200之间的间隙250内。节省了中间固定件142占用的空间，提高了能量密度。如图中所示，中间固定件142包括一立杆体以及一斜杆体，立杆体、斜杆体的底部均设于外壳体，立杆体、斜杆体的顶部相连，形成三角件，立杆体与前板体321直接相连。即，两侧与中间均压紧，可以使得前板体321向电池模组200施加的力更为均匀。

前板体321与电池模组200之间设有缓冲部件500，具体为第二缓冲棉520。此外外壳组件100与电池模组200之间还设有后缓冲棉530，第二缓冲棉520、后缓冲棉530分别位于电池模组的前后两端。

此外，动力电池箱10还包括以下部件：电池管理单元610、防爆泄压阀620、电极连接器、通讯连接器640、维修开关650、加热连接器660。电池管理单元610位于第一固定单元310的上方且电池管理单元610与上板体311固定连接。上板体311上设有固定螺柱用于连接电池管理单元610。防爆泄压阀620用于在外壳体内的压力达到阈值时动作以使得外壳体的内部与外部相连通。本实施例中，电极连接器包括正极连接器631以及负极连接器632，电极连接器用于与其他动力电池箱10的电极连接器相连；其他实施例中，电极连接器可以为一体式的，一个电极连接器同时具有正极接脚以及负极接脚。通讯连接器640用于传递信号。维修开关650用于在维修时给动力电池箱10断电。加热连接器660用于与外部电源相连以给动力电池箱10提供加热用电，加热连接器660用于向容纳空间160内的加热部件供电。上述多个连接器可以为插头或插座。

本动力电池箱10可用于电动汽车、电动大巴、电动火车、电动摩托、电动特种车辆、基站、储能等，可在新能源静态和有较大震动的工况上使用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。